De l’ébarbage traditionnel à l’usage d’un cobot : analyse du geste professionnel dans un objectif de prévention des troubles musculo-squelettiques

From traditional deburring to cobot use : analysis of the professional gesture in order to prevent musculosquelettal disorders

• Auteur / Autrice : Clara Schoose
• Direction : Sandrine Caroly, Adriana Violeta Staicu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Psychologie du travail et ergonomie
• Date : Soutenance le 11/10/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences de l'homme, du politique et du territoire (Grenoble ; 2001-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interuniversitaire de psychologie - Personnalité, cognition et changement social (Grenoble ; 2005-...)
• Jury : Président / Présidente : Peggy Zwolinski
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Simonet, Aurélie Landry
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Flore Barcellini, Denys Denis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies professionnelles -- Prévention

Ébavurage

Robots industriels

Troubles musculo-squelettiques

Mots clés libres

Cobot

Troubles musculo-Squelettiques

Ébarbage

Geste professionnel

Professional gesture

Cobot

Foundry

Musculoskeletal disorders

Résumé

Cette thèse porte sur le secteur de la fonderie et plus particulièrement l’activité d’ébarbage, concernée par la survenue de troubles musculo-squelettiques (TMS). L’ébarbage consiste à enlever les défauts résiduels des pièces notamment à travers le meulage. Dans le but de prévenir les TMS au sein de cette activité, des solutions de robotique collaborative se développent. Un des enjeux de prévention des TMS,dans un contexte de robotique collaborative, réside dans la compréhension de la complexité du geste professionnel et la conception de milieu favorable à son développement. La notion de geste professionnel en ergonomie de l’activité permet de considérer l’articulation des dimensions biomécanique, cognitive et psycho-sociale du geste et sa réalisation dans la situation de travail. Le geste est considéré comme le meilleur compromis trouvé par le travailleur à un moment donné. La thèse défendue dans cette recherche soutient que l’usage d’un cobot a des conséquences sur l’articulation de l’ensemble des dimensions du geste professionnel. Le cobot considéré dans cette étude est un robot d’assistance physique sans contention manipulé par l’opérateur lors de l’activité de meulage. Un des premiers développés de la sorte en France, la spécificité de ce cobot réside dans le fait que l’outil de travail, à savoir la meuleuse, est fixé à l’extrémité de son bras articulé. Lors des opérations de meulage,le travailleur ne manipule plus directement la meuleuse mais le terminal du cobot pour réaliser son geste. La méthodologie déployée dans ce travail a mobilisé des entretiens semi-directifs, des observations de gestes traditionnels et de gestes avec le cobot, des entretiens au poste de travail, des échelles visuelles analogiques et des auto-confrontations individuelles. L’évolution de chacune de sdimensions biomécanique, cognitive et psycho-sociale du geste a été analysée dans un objectif de compréhension puis d’analyse de leur articulation. Les résultats de cette recherche montre ntnotamment que l’usage du cobot diminue l’effort lié au port de l’outil et les vibrations ressentis par les ébarbeurs mais que de nouveaux types d’efforts émergent. De plus, lors de l’usage du cobot les informations sensorielles recueillies par les travailleurs se modifient ce qui agit sur la précision du geste et la qualité du meulage. Enfin, nous avons montré que le sens donné au geste par les individus est impacté par l’usage du cobot qui contraint le rythme de travail et ne permet plus aux ébarbeurs de réaliser un « bon travail » selon leurs critères de qualité. Nos résultats ont alors permis d’identifier une diversité de caractéristiques de la situation de travail à prendre en compte pour agir en matière de prévention des TMS lors de l’usage d’un cobot. Des points de vigilance en matière de prévention des TMS tenant compte des effets du cobot sur le geste dans toutes ses dimensions ont été formulés.

This thesis concerns the foundry sector and more specifically the deburring activity affected by theoccurrence of musculoskeletal disorders (MSD). Deburring consists of removing residual faults from thesurface of a part in particular by grinding. In order to prevent MSDs in this activity, collaborative roboticssolutions are being developed. In this context of collaborative robotics, one of the challenges of MSDprevention is to understand the complexity of the professional gesture and create enablingenvironments to its development. In activity-centred ergonomics the professional gesture allowsanalysing all of its biomechanical, cognitive and psychosocial dimensions. The purpose of this work is todescribe and analyze the effect of the cobot use on the articulation of all the professional gesturedimensions. The cobot considered in this study is a restraint-free physical assistance robots handled bythe operator during the grinding activity. One of the first to be developed in France, the specificity ofthis cobot is that the work tool, i.e. the grinder, is attached to the end of its articulated arm. Duringgrinding operations, the worker no longer handles the grinder directly but the cobot's terminal to carryout his work. The methodology is based on semi-directive interviews, observations of traditionalgestures and gestures with the cobot, interviews at the workstation, visual analogue scales andindividual self-confrontations. The evolution of each of the biomechanical, cognitive and psycho-socialdimensions of the gesture was analysed with the aim of understanding their articulation. Our resultsshow in particular that the cobot use reduces the effort linked to the carrying of the tool and thevibrations felt by the grinders but new types of effort emerge. Furthermore, during the use of the cobot,the sensory information gathered by the workers changes, which impacts the gesture precision and thequality of the grinding. Finally, we showed that the meaning given to the gesture by the individuals isimpacted by the cobot use, which constrains the work rhythm and no longer allows the workers toperform a "good job" according to their quality criteria. Then our results enabled us to identify a varietyof characteristics of the work situation to be taken into account in order to take action to prevent MSDswhen using a cobot. Points of vigilance in terms of MSD prevention were formulated in relation to theeffects of the cobot on the gesture in all its dimensions.